(57)【要約】      （修正有）【課題】超音波振動子の振動によっても電極に取り付けたリード線が剥離しない、リード線取り付け構造を提供する。【解決手段】ランジュバン型振動子の電極１４、１６と、Ｌ型固定部品３０−１、３０−２と、リード線２４−１、２４−２と、で構成され、ランジュバン型振動子の電極とＬ型固定部品は、ネジ又はボルトで締結され、Ｌ型固定部品とリード線は圧着されていること、を特徴とする。Ｌ型固定部品は、ランジュバン型振動子の振動方向に折り曲げた、金属板、丸形端子又は圧着端子である。ランジュバン型振動子の電極を振動方向に折り曲げてもよい。【選択図】図６
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
ランジュバン型振動子の電極と、
Ｌ型固定部品と、
リード線と、
で構成され、
前記ランジュバン型振動子の電極と前記Ｌ型固定部品は、ネジ又はボルトで締結され、
前記Ｌ型固定部品と前記リード線は圧着されていること、
を特徴とするリード線取り付け構造。
【請求項２】
前記Ｌ型固定部品は、折り曲げた、金属板、丸形端子又は圧着端子であること、
を特徴とする請求項１に記載のリード線取り付け構造。
【請求項３】
前記リード線は、前記Ｌ型固定部品に圧着されて、さらに折り返されて圧着部に固定されていること、
を特徴とする請求項１又は２に記載のリード線取り付け構造。
【請求項４】
ランジュバン型振動子の電極を振動方向に折り曲げられていること、
金属板、丸形端子又は圧着端子を前記電極にネジ又はボルトで締結されていること、
前記金属板、前記丸形端子又は前記圧着端子に、リード線を圧着接続されていること、
前記リード線は折り返されて、前記金属板、前記丸形端子又は前記圧着端子に固定されていること、
を特徴とするリード線取り付け構造
【請求項５】
ランジュバン型振動子の電極と、Ｌ型固定部品と、リード線と、で構成され、前記ランジュバン型振動子の電極と前記Ｌ型固定部品は、ネジ又はボルトで締結され、前記Ｌ型固定部品と前記リード線は圧着されているランジュバン型振動子を使用した超音波洗浄装置。
【請求項６】
ランジュバン型振動子の電極を振動方向に折り曲げられており、金属板、丸形端子又は圧着端子を前記電極にネジ又はボルトで締結され、前記金属板、前記丸形端子又は前記圧着端子に、リード線が圧着接続され、前記リード線は折り返されて、前記金属板、前記丸形端子又は前記圧着端子に固定されているランジュバン型振動子を使用した超音波洗浄装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、超音波洗浄装置に利用されるランジュバン型振動子の電極取り付け構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超音波により洗浄を行う超音波洗浄装置は、現在数多く市販されているが、超音波洗浄により洗浄する物は、固有音響インピーダンスが高い物、例えば、めがね、宝石、および金属類などが主流であるが、洗浄液中に空気による気泡を送り込みながら同時に超音波振動を洗浄液に与えて、超音波エネルギと気泡との相乗効果により、衣類、ガーゼなどの布、および皮革などの軟らかな変形しやすい物も、超音波洗浄により洗浄を行うことができる。
【０００３】
超音波洗浄装置は、例えば、ボルト締めランジュバン型超音波振動子を、薄肉の洗浄槽４０の底板に接着剤層４１を介して固定した構造となっている。このボルト締めランジュバン型超音波振動子は、２枚の圧電セラミックスを円形の金属ブロックとの間に挟み、ボルトによって締め付けた構造となっている。重ねた２枚の圧電セラミックスの中間部に位置する正電極と、圧電セラミックスと金属ブロックの２つの境界面に位置する電極を接続した負電極との間に超音波周波数帯の交流電力が供給される。
【０００４】
このボルト締めランジュバン型超音波振動子によって発生した超音波振動エネルギは、金属ブロックを通して洗浄槽の底板に伝達される。この底板から上方に向けて洗浄液中に放射された超音波振動によって定在波が発生する。この定在波の節の部分ではキャビテーションによる洗浄効果が顕著になり、腹の近傍では液分子との衝突による洗浄効果が顕著になる。
【０００５】
特許文献１には、超音波洗浄装置において、ランジュバン型超音波振動子を貫通して液中の振動弁内部を通って振動弁の表面に開口する気体又は液体用穴を設けた構造が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、洗浄および滅菌の同時処理が可能であって、且つ廃水に対して特別の処理を必要としない超音波洗浄装置が開示されている。洗浄槽に洗浄液と被洗浄物とを収容し、洗浄槽内に設けられた超音波振動部材から洗浄液に超音波振動を与えながら、洗浄液中にオゾンを含む空気を吐出する。振動部にはその表面に開口する連通路が設けられ、オゾンを含む空気が連通路から洗浄液中に吐出される。洗浄液中に銀電極が設けられ、被洗浄物に対してオゾンによる殺菌に加え銀イオンによる電解殺菌を作用させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実開平４−２０５４７号公報
【特許文献２】ＷＯ２００６／００１２９３号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、超音波洗浄装置において、ランジュバン型超音波振動子の正電極及び負電極へのリード線取り付けは、ハンダ付けによっていた。しかしながら、ハンダ付けは、超音波振動子の振動により剥離する問題があった。
【０００９】
本考案は、超音波振動子の振動によっても電極に取り付けたリード線が剥離しない、リード線取り付け構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本考案は、ランジュバン型振動子の電極と、Ｌ字型固定部品と、リード線と、で構成され、前記ランジュバン型振動子の電極と前記Ｌ型固定部品は、ネジ又はボルトで締結され、前記Ｌ字型固定部品と前記リード線は圧着されていること、を特徴とするリード線取り付け構造である。
（２）本考案は、前記Ｌ字型固定部品は、折り曲げた、金属板、丸形端子又は圧着端子であること、
を特徴とする（１）に記載のリード線取り付け構造である。
（３）本考案は、前記リード線は、前記Ｌ字型固定部品に圧着されて、折り返されて圧着部に固定されていること、を特徴とする（１）又は（２）に記載のリード線取り付け構造である。
（４）ランジュバン型振動子の電極を振動方向に折り曲げて、金属板、丸形端子又は圧着端子を前記電極にネジ又はボルトで締結し、前記金属板、前記丸形端子又は前記圧着端子に、リード線を圧着接続すること、を特徴とするリード線取り付け構造である。
（５）本考案は、ランジュバン型振動子の電極と、Ｌ字型固定部品と、リード線と、で構成され、前記ランジュバン型振動子の電極と前記Ｌ型固定部品は、ネジ又はボルトで締結され、前記Ｌ字型固定部品と前記リード線は圧着されているランジュバン型振動子を使用した超音波洗浄装置である。
（６）本考案は、ランジュバン型振動子の電極を振動方向に折り曲げて、金属板、丸形端子又は圧着端子を前記電極にネジ又はボルトで締結し、前記金属板、前記丸形端子又は前記圧着端子に、リード線が圧着接続され、前記リード線は折り返されて、前記金属板、前記丸形端子又は前記圧着端子に固定されているランジュバン型振動子を使用した超音波洗浄装置である。
【考案の効果】
【００１１】
超音波洗浄装置に使用されるランジュバン型振動子の電極とリード線の剥離に対して、ハンダ付けを無くし、ランジュバン型振動子の電極とＬ型固定部品はネジ又はボルトで締結され、リード線は、Ｌ型固定部品とランジュバン型振動子の振動方向で圧着されていることにより、ランジュバン型振動子の電極とリード線の剥離が無く、安定な駆動が得られる。さらに、圧着接続されたリード線は折り返されて、Ｌ型固定部品に固定されることで、より効果が得られる。
【００１２】
ランジュバン型振動子の電極を振動方向に折り曲げて、金属板、丸形端子又は圧着端子を前記電極にネジ又はボルトで締結し、リード線は、ランジュバン型振動子の振動方向で金属板、丸形端子又は圧着端子に圧着接続され、圧着接続されたリード線は折り返されて、金属板、丸形端子又は圧着端子に固定されているランジュバン型振動子を特徴とするリード線取り付け構造により、ランジュバン型振動子の電極とリード線の剥離が無く、安定な駆動が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ランジュバン型振動子の構造を示す図である。
【図２】ランジュバン型振動子を使用した超音波洗浄装置を示す図である。
【図３】ランジュバン型振動子の電極とリード線をはんだ付けした状態を示す図である。
【図４】本考案によるリード線取り付け構造の一実施形態を示す図である。
【図５】本考案によるリード線取り付け構造の一実施形態であり、リード線を１８０度折り曲げて取り付けた状態を示す図である。
【図６】本考案によるリード線取り付け構造の一実施形態であり、正電極と負電極に適用した図である。
【図７】リード線をハンダ付けした状態を示す図である。
【図８】本考案を実施するためのＬ型固定部品の実施例である。
【図９】９０度折り曲げた丸形端子にリード線を圧着した実施例である。
【図１０】本考案を実施するためのＬ型固定部品の他の実施例である。
【図１１】９０度折り曲げた圧着端子にリード線を圧着した実施例である。
【図１２】本考案の実施例を示す図である。
【考案を実施するための形態】
【００１４】
本考案は、超音波洗浄装置に使用されるランジュバン型振動子の電極とリード線の剥離に対して、ハンダ付けを無くしたリード線取り付け構造により、安定な駆動を可能とした超音波洗浄装置である。以下、図面を用いて説明する。
【００１５】
図１は、ランジュバン型振動子の構造を示す図である。ランジュバン型振動子１０は、金属ブロック２０−１、２０−２に電歪効果を有する圧電素子１２−１、１２−２が挟まれ、結合ボルト１８で締結されている構造である。環状の正電極１４は、金属ブロック２０−１と圧電素子１２−１、及び、金属ブロック２０−２と圧電素子１２−２の間に挟まれており、電気的に接続されている。環状の負電極１６は、２つの圧電素子１２−１、１２−２に挟まれている。金属ブロック２０−１には、振動させる部材を連結する振動部結合ネジ穴２２がある。
【００１６】
図２は、ランジュバン型振動子を使用した超音波洗浄装置を示す図である。超音波洗浄装置４０は、洗浄槽５０にランジュバン型振動子１０と振動部４２が取り付けられた構造となっている。ランジュバン型振動子１０と振動部４２の内部は貫通した通路があり、振動部４２からは、コンプレッサから送られた気体４６が、洗浄槽５０にある洗浄液４８の中へ放出される。気体４６は、大気からの空気を圧縮して生成されたオゾン等を含んでいる。
【００１７】
ランジュバン型振動子１０は、駆動回路４４により、正電極１４と負電極１６の間に電圧が印加され、振動する。洗浄は、洗浄槽５０の中に被洗浄物を収容し、ランジュバン型振動子１０により、これら被洗浄物に超音波振動を与えながら、振動部４２からオゾンを含む空気を洗浄槽５０内に吐出して行われる。
【００１８】
ランジュバン型振動子１０の超音波振動の周波数は、通常、２５〜１００ｋＨｚが用いられている。この周波数範囲内で、被洗浄物の構造、被洗浄物の材質や強度等に応じて周波数が選択される。一般に、被洗浄物が微細な空間部を有する精緻なものの場合には高い周波数が好ましい。超音波振動の周波数として、２５ｋＨｚよりも低い周波数、または１００ｋＨｚより高い周波数を使用することもできる。
【００１９】
超音波洗浄装置４０による洗浄では、振動部４２から吐出された気体４０の気泡が上昇して洗浄液４８の液面を乱すことによって、液深が絶えず変動する。液深が変動することにより、振動部４２から放射された超音波振動と液面で反射した超音波振動とにより生ずる定在波の音圧分布も絶えず変化し、洗浄槽５０内には進行波による音圧分布が存在するような状態となる。このため、超音波洗浄装置４０は、進行波の放射によって超音波エネルギとマイクロバブルの相乗効果が得られる。
【００２０】
圧電素子１２−１，１２−２は、電極間に電圧を印加して、その内部に電界を生じさせると、その電界の大きさに比例した歪が生じる性質があり、交流電圧を電極間に印加することで、機械振動を励起することができる。このとき、上下の金属ブロック２０−１、２０−２を含む振動子全体が半波長共振する特定の周波数で、最も大きな振動振幅が得られる。超音波洗浄装置４０は、この半波長共振を利用して強力な超音波を発生させている。
【００２１】
ランジュバン型振動子１０は、縦振動用の圧電素子を使用しており、圧電素子１２−１、１２−２は、厚み方向に分極している。このため、電極間に交流電圧を印加すると、ランジュバン型振動子１０の軸方向に振動する。このとき、電極に電圧を印加するために設けられたリード線も、ランジュバン型振動子１０の振動に伴って、軸方向に振動する。
【００２２】
図３は、ランジュバン型振動子の電極とリード線をはんだ付けした状態を示す図である。正電極１４にリード線２４−１をハンダ付け部２６−１で、負電極１６にリード線２４−２をハンダ付け部２６−２で、ハンダ付けしている。
【００２３】
リード線２４−１，２４−２をハンダ付けした状態で、超音波洗浄装置４０を使用した場合に、生じた問題はハンダ接合部の剥離であった。
【００２４】
ハンダ接合部の剥離原因としては、一般に、延性破壊、クリープ破壊、熱疲労破壊と機械的疲労破壊が考えられる。延性破壊は、リード線２４−１、２４−２への引っ張りやせん断荷重が短時間で負荷されることが原因である。クリープ破壊は、高温で一定応力が継続的に負荷されることが原因である。熱疲労破壊は、加熱冷却で部品の熱膨張差による熱応力が繰り返し負荷されることが原因である。機械的疲労破壊は、繰り返しの振動が原因である。
【００２５】
さらに、これらの破壊原因を引き起こす現象として考えられるのは、カーケンダルボイドの発生である。カーケンダルボイドは、熱により発生する現象であり、相互拡散の不均衡により発生した原子空孔（格子欠陥）が消滅することなく集積したことにより発生する。例えば、Sn／Cuの界面の場合、Cuの拡散に対してSnの拡散が少ないため、金属間化合物とCu界面に空孔が集積して、カーケンダルボイドが発生する。Sn/Cu界面には金属間化合物が生成しているが、金属間化合物は融点が高く不活性であるため、ハンダ濡れ性が劣化する。このため、電極とリード線のハンダによる接合強度が低下する。
【００２６】
これらの原因を検討し、リード線２４−１，２４−２をハンダ付けした状態で、超音波洗浄装置４０を使用した場合に、生じたハンダ接合部の剥離原因は、高温が影響するクリープ破壊と熱疲労破壊は考え難く、繰り返しの振動による機械的疲労破壊とカーケンダルボイドが原因ではないかと考えられた。このため、ハンダ付けをしないで、繰り返しの振動にも強いリード線取り付け構造を考案した。
【００２７】
振動子から真横に出ている端子の場合、ランジュバン型振動子の振動方向に曲げた丸型端子を、ネジ止めあるいは圧着端子は圧着取り付け後、それぞれのりード線を端子に圧着接続する。これにより、ランジュバン型振動子の振動方向にリード線が接続され、リード線剥離原因を軽減できる。また、ランジュバン型振動子の電極が曲げられている場合、ランジュバン型振動子の振動方向にリード線が圧着できる角度までネジ止め端子および圧着端子を曲げることで、ランジュバン型振動子の振動方向にリード線が圧着接続できる。
【００２８】
図４は、本考案によるリード線取り付け構造の一実施形態を示す図である。図４では、正電極１４のみへのリード線２４−１取り付け構造を示している。Ｌ型固定部品３０−１は、正電極１４と締結ボルト２８−１により固定されている。Ｌ型固定部品３０−１と正電極１４の固定は、ネジを使用してもよい。Ｌ型固定部品３０−１の直角に曲がった他の面には、リード線２４−１が圧着部３２−１で圧着して固定されている。これより、ハンダ付けしないリード線取り付け構造となる。Ｌ型固定部品３０−１は、リード線２４−１の圧着部３２−１への圧着で、ランジュバン型振動子１０の振動する方向に圧着して剥離しないようにするのが目的である。このため、必ずしも直角に曲がっている必要はなく、少なくともランジュバン型振動子１０の振動する方向に曲がっていればよい。
【００２９】
Ｌ型固定部品３０−１を正電極１４に固定する締結ボルト２８−１は、さらに接着剤で回転しないように固定してもよい。リード線２４−１は、ハンダ付けしないので、カーケンダルボイドが発生せず、圧着されているので振動にも強く、機械的疲労破壊の発生も防止できる。また、リード線２４−１は、ランジュバン型振動子１０の振動する方向と水平になるため、引っ張り荷重が少なく、延性破壊の防止に効果がある。
【００３０】
図５は、本考案によるリード線取り付け構造の一実施形態であり、リード線を１８０度折り曲げて取り付けた状態を示す図である。Ｌ型固定部品３０−１は、正電極１４と締結ボルト２８−１により固定されている。Ｌ型固定部品３０−１は、金属板、丸形端子又は圧着端子等が好ましい。リード線２４−１の端部は。圧着部で圧着して固定されて、さらにリード線２４−１が１８０度折り返されている。リード線２４−１が折り返されて、Ｌ型固定部品３０−１にリード線固定具３４−１で固定されているため、リード線２４−１の重さによる圧着部３２−１への荷重がかからない構造となっている。このため、リード線２４−１の接続部では、引っ張りやせん断荷重が無く、さらに延性破壊に対して強い構造となっている。
【００３１】
このリード線取り付け構造は、図６に示すように負電極１６に対しても同様に適用できる。Ｌ型固定部品３０−２は、負電極１６と締結ボルト２８−２により固定されている。Ｌ型固定部品３０−２の直角に曲がった他の面には、リード線２４−２が圧着部３２−２で圧着して固定されている。さらに、リード線２４−２は、１８０度折り返されて、Ｌ型固定部品３０−２にリード線固定具３４−２で固定されている。
【００３２】
次に、従来のハンダ付けによるランジュバン型振動子１０へのリード線取り付け構造とハンダ付けしないリード線取り付け構造の実施例について説明する。
（実施例）
【００３３】
図７は、従来のハンダ付けしたリード線取り付け構造の実施例である。図７（Ａ）は、正電極１４に、リード線２４−１をハンダ付け部２６−１でハンダ付けしている。図７（Ｂ）は、正電極１４に、リード線２４−１をハンダ付け部２６−１でハンダ付けし、さらにチューブでリード線２４−１を正電極１４に固定している。いずれの構造でも、超音波洗浄装置４０の駆動中に、ハンダ付け部が剥離し、ランジュバン型振動子１０からリード線２４−１が取れてしまった。
【００３４】
図８は、本考案を実施するためのＬ型固定部品の実施例である。Ｌ型固定部品は丸形端子を使用し、９０度折り曲げて使用した。図９は、約９０度折り曲げた丸形端子にリード線を圧着した実施例である。丸形端子にある円筒上の圧着部にリード線の先端を通し、圧着器具でリード線を圧着した。ハンダを使用せず、圧力だけの接続である。なお、さらに圧着部熱収縮チューブで覆ってもよい。
【００３５】
図１０は、本考案を実施するためのＬ型固定部品の他の実施例である。Ｌ型固定部品は、９０度折り曲げた圧着端子を使用した。図１１は、９０度折り曲げた圧着端子にリード線を圧着した実施例である。圧着端子にある円筒上の圧着部にリード線の先端を通し、圧着器具でリード線を圧着した。ハンダを使用せず、圧力だけの接続である。
【００３６】
図１２は、本考案の実施例を示す図である。約９０度折り曲げた丸形端子をＬ型固定部品３０−１として、リード線を丸形端子の円筒部に圧着し、さらにリード線２４−１を１８０度折り曲げて、リード線固定具３４−１で丸形端子の円筒部に固定した。負電極１４側も同様のリード線取り付け構造としている。
（耐久試験）
【００３７】
図１２で示した本考案によるランジュバン型振動子へのリード線取り付け構造の効果を確認するため、耐久試験を行った。耐久試験は、ランジュバン型振動子の４５分連続運転と１５分休止を１サイクルとして行った。リード線に断線があった場合は、ブザー吹鳴と同時に緑色ランプを点灯し、停止するようにした。
【００３８】
この耐久試験において、１００サイクルまでランジュバン型振動子に異状なく駆動できることが確認された。これにより、本考案のランジュバン型振動子の電極取り付け構造が有効であることが検証された。
【００３９】
以上、本考案の実施形態を説明したが、本考案はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ランジュバン型振動子
１２−１、１２−２  圧電素子
１４  正電極
１６  負電極
１８  結合ボルト
２０−１、２０−２  金属ブロック
２２  振動部結合ネジ穴
２４−１、２４−２  リード線
２６−１、２６−２  ハンダ付け部
２８−１、２８−２  締結ボルト
３０−１、３０−２  Ｌ型固定部品
３２−１，３２−２  圧着部
３４−１、３４−２  リード線固定具
４０  超音波洗浄装置
４２  振動部
４４  駆動回路
４６  気体
４８  洗浄液
５０  洗浄槽
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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